Kategorien
Neurowissenschaften Psychiatrie Psychologie Wissenschaft

Neuer Wirkmechanismus von Antidepressiva

WissenschaftlerInnnen des Universitätsklinikums Freiburg haben gemeinsam mit internationalen Kollegen nachgewiesen, dass Antidepressiva bei Nervenzellen an einer bislang unbekannten Stelle andocken und so ihre stimmungsaufhellende Wirkung entfalten. Indem sie auf den Nervenzellen an den Rezeptor des sogenannten Brain derived neurotrophic Factor (BDNF) binden, kommt es zu einer verbesserten Aktivität in Hirnregionen, die bei depressiven Patienten beeinträchtigt sind.

„Mit dem BDNF-Rezeptor als Andockstelle können wir erstmals direkt erklären, wie Antidepressiva wirken und warum es so lange dauert, bis die Wirkung einsetzt“, erklärt Forschungsleiter Claus Normann. Bisher ging man davon aus, dass sie über eine Erhöhung des Botenstoffes Serotonin im Gehirn wirken; es blieb jedoch völlig unklar, wie das genau funktioniert. Das ändert sich jetzt mit der Studie.

Durch die Bindung an das Wachstumshormon BDNF kommt es zu einer verbesserten Aktivität in Hirnregionen, die bei depressiven Patienten beeinträchtigt sind. Das gilt für unterschiedliche Arten von Antidepressiva wie Selektive Serontonin-Wideraufnahmehemmer (SSRI) oder Ketamin. Über die Stimulation des BDNF greifen Antidepressiva in einen zentralen Lern- und Anpassungsmechanismus des Gehirns ein, der als synaptische Plastizität bezeichnet wird.  Normann: „Interessanterweise benötigt diese Bindungsstelle einen normalen Cholesterinspiegel, um optimal aktiv werden zu können.“ Zu hohe, aber auch zu niedrige Cholesterinspiegel verformen den BDNF-Rezeptor, so dass Wirkstoffe schlechter binden. Diese Erkenntnisse tragen sehr zum Verständnis der Depression und zur Entwicklung neuer Medikamente bei. Durch eine zielgerichtete Therapie könnten sich hier neue Perspektiven für eine nebenwirkungsärmere und effektivere Behandlung ergeben.

Referenz:
Universität Freiburg; University of Helsinki; University of BergenAntidepressants act by directly binding to TRKB neurotrophin receptors, Cell 18.2.2021;
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867421000775

#antidepressiva #gehirn #wirkmechanismus #bdnf #depression #ssri #cholesterin #medizin #medimpressions

Fotocredit: Canva

Kategorien
Genetik Gesundheitsökonomie Neurowissenschaften Wissenschaft

Risikofreude zeigt sich im Gehirn

Riskante Verhaltensweisen wie Rauchen, Alkohol- und Drogenkonsum, zu schnelles Autofahren oder häufig wechselnde Sexualpartner ziehen enorme Konsequenzen nach sich.

Ein internationales Forschungsteam hat deshalb untersucht, welche genetischen Ausprägungen mit Risikoverhalten korrelieren und hat dazu genetische Informationen mit Gehirnscans von über 25000 Personen kombiniert, um Unterschiede in der Anatomie und Funktion von Gehirnarealen festzumachen.

Das Ergebnis: spezifische Ausprägungen zeigten sich in mehreren Hirnarealen: Im Hypothalamus, wo über die Ausschüttung von Hormonen wie Dopamin die vegetativen Funktionen des Körpers gesteuert werden, im Hippocampus, der für das Abspeichern von Erinnerungen wesentlich ist, im Dorsolateralen Präfrontalen Cortex, der ein wichtige Rolle bei Selbstkontrolle und kognitivem Abwägen spielt, in der Amygdala, die unter anderem die emotionale Reaktion auf Gefahren steuert, sowie im Ventralen Striatum, das bei der Verarbeitung von Belohnungen aktiv wird.

Überrascht war das Team von den anatomischen Unterschieden, die sie im Kleinhirn entdeckten. Dieses wird in Studien zu Risikoverhalten normalerweise nicht einbezogen da es hauptsächlich in feinmotorische Funktionen involviert ist. An dieser Hypothese kamen in den letzten Jahren jedoch Zweifel auf, die durch die aktuelle Studie neuen Auftrieb erhalten. „Es scheint, als würde das Kleinhirn in Entscheidungsprozessen wie dem Risikoverhalten eine wichtige Rolle spielen,“ so Gökhan Aydogan von der Universität Zürich: „Im Hirn von risikobereiteren Personen fanden wir weniger graue Substanz in diesen Arealen. Wie diese graue Substanz das Verhalten beeinflusst, muss allerdings noch untersucht werden.“ Weiterer Forschung bedarf es auch der Frage wie das Zusammenspiel von Umwelt und Genen unser Risikoverhalten beeinflusst.

Referenzen:
Universität Zürich, Universität Amsterdam, University of Pennsylvania
Genetic Underpinnings of Risky Behaviour Relate to Altered Neuroanatomy; Nature Human Behavior 2021; https://www.nature.com/articles/s41562-020-01027-y

#risikoverhalten #gehirn #gene #gehirnscans #vererbung #neurowissenschaften #neuroanatomie #medizin #medimpressions

Fotocredit: Canva

Kategorien
Neurologie Sportmedizin Wissenschaft

Sport pusht das Gedächtnis

Was dem Körper gut tut, gilt offenbar auch für das Gehirn. Neurowissenschaftler der Universität Genf wiesen nach, dass eine intensive körperliche Trainingseinheit von nur 15 Minuten das Gedächtnis und den Erwerb neuer motorischer Fähigkeiten verbessert. 

Um die Wirkung zu testen, mussten 15 junge Männer einen Gedächtnistest nach drei unterschiedlichen Szenarien durchführen: nach 30 Minuten mäßigen Radfahrens, nach 15 Minuten intensiver Bewegung oder nach einer Ruhephase. Danach wurden sie gebeten Aufgaben am Computer zu erledigen wobei auch getestet wurde, wie schnell gewisse Bewegungen erlernt wurden.

Zusätzlich zu den Ergebnissen dieses Tests beobachteten die Wissenschaftler Veränderungen in der Aktivierung bestimmter Gehirnstrukturen und führten Bluttests zur Messung der Endocannabinoidspiegel durch. Endocannabinoide werden bei körperlicher Anstrengung produziert und binden an spezifische Rezeptoren im Gehirn. Sie lösen ein Gefühl der Euphorie aus und binden auch am Hippocampus, dem Teil des Gehirns, das für die Gedächtnisleistung zuständig ist.

Die Analysen belegten eine Zunahme der Gedächtnisleistung mit Zunahme der körperlichen Aktivität. Diesem Muster folgte auch der Endocannabinoidspiegel: Je höher dieser nach intensiver körperlicher Anstrengung anstieg, desto besser waren auch die Leistungen des Gehirns. 

Die neuen Daten könnten zur Entwicklung neuer Strategien zur Verbesserung oder Erhaltung der Gedächtnisfunktion beitragen. Untersucht werden soll auch, inwieweit sich Gedächtnisdefizite bei  der Entwicklung von Alzheimer durch sportliche Aktivitäten bremsen lassen.

Referenzen:
Universität Genf
Effect of acute physical exercise on motor sequence memory, Scientific Reports 10, 2020; https://doi.org/10.1038/s41598-020-72108-1

#gedächtnis #sport #gehirn #training #motorik #endocannabinoide #hirnleistung #gedächtnisstörung #alzheimer #medizin #medimpressions

Fotocredit: Canva

Kategorien
Neurologie Wissenschaft

Wie Hirnzellen umlernen

Menschen wie Tiere haben die Fähigkeit, sich immer wieder auf neue Situationen einzustellen. Die biologischen Prozesse, die diese Leistungen ermöglichen, sind noch sehr unvollständig verstanden. Das Institut für Hirnforschung der Universität Zürich illustrierte nun im Mausmodell, welche Nervenzellen im Gehirn dabei das Kommando haben.

Für die Versuche simulierten die Forscher in Mäusen einen Prozess des Umlernens und untersuchten auf Ebene einzelner Nervenzellen, was dabei im Gehirn passiert. Zunächst trainierten sie die Tiere darin, nach einer Berührung der Tasthaare mit grobkörnigem Sandpapier zu schlecken – was zu einer Belohnung mit Zuckerwasser führte. Bei Berührung mit feinkörnigem Sandpapier hingegen durften sie nicht schlecken, sonst löste dies ein unangenehmes Geräusch aus. Hatten die Mäuse dies verstanden, wurde der Spiess umgedreht: Nun gab es die Belohnung bei feinkörnigem Sandpapier, was diese schnell erlernten.

Dabei erwies sich, dass ein Teil der Grosshirnrinde, eine Gruppe von Hirnzellen des orbitofrontalen Kortex während des Umlernens besonders aktiv war. Diese Zellen haben lange Fortsätze, die bis in das Areal der sensorischen Nervenzellen reichen, die bei Mäusen Tastreize verarbeiten. In diesem Areal folgten die Zellen zunächst dem alten Aktivitätsmuster, ein Teil passte sich dann allerdings der neuen Situation an. Die Plastizität dieser Zellen und die Instruktion durch die höhere Instanz des orbitofrontalen Kortex scheint demnach für die Flexibilität des Verhaltens entscheidend zu sein. Wurden diese ausgeschaltet, funktionierte das Umlernen nicht.

Die Forscher nehmen an, dass sich diese fundamentalen Prozesse in ähnlicher Weise auch im menschlichen Gehirn abspielen und die Forschungsergebnisse zum besseren Verständnis von Hirnkrankheiten beitragen können, bei denen diese Flexibilität gestört ist, wie beispielsweise bei Formen von Autismus und Schizophrenie.

Referenzen:

Universität Zürich https://www.media.uzh.ch/de/medienmitteilungen/2020/Flexibles-Handeln.html

Value-guided remapping of sensory cortex by lateral orbitofrontal cortex, Nature 2020; https://doi.org/10.1038/s41586-020-2704-z

#gehirn #plastizitaet #nervenzellen #grosshirnrinde #hirnforschung #verhalten #lernen #medizin #medimpressions

Fotocredit: Canva

Kategorien
Neurologie Wissenschaft

Welche Neurotransmitter steuern die Motivation?

Welche Substanzen im Gehirn unsere Motivation steuern und aufrechterhalten, stand im Fokus einer wissenschaftlichen Untersuchung der ETH Lausanne (EPFL) mit der Universität Edinburgh. Um die Motivation zu testen und zu quantifizieren, entwarf das Team eine sogenannte „monetary incentive force task.“ Die Teilnehmer wurden gebeten, einen Kraftmesser 120 mal zu drücken. Je nach Krafteinsatz erhielten sie zwanzig, fünfzig oder einen Franken. Die verschiedenen Summen sollten die Probanden zur Entscheidung drängen, ob und wie viel Energie sie in diese Aufgabe stecken. Zeitgleich wurden die Gehirne der 43 teilnehmenden Männer mittels Protonenmagnetresonanzspektroskopie gescannt, um Metaboliten im Nucleus accumbens zu messen.

Die Analyse ergab, dass der Schlüssel zur Leistung – und zur Motivation – im Verhältnis von zwei Neurotransmittern liegt: Glutamin und Glutamat. Die Forscher stellten auch fest, dass die Probanden die den Test zugleich mit anderen Teilnehmern – also unter Gruppendruck – absolvierten, noch motivierter waren. Das betraf besonders jene mit einem niedrigen Glutamin-Glutamat-Verhältnis im Nucleus accumbens.

Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Motivations-Neurowissenschaft und könnten dabei helfen, therapeutische Strategien zu entwickeln. Unter anderem Ernährungsinterventionen, die Defizite bei der Leistungsbereitschaft durch eine gezielte Beeinflussung des Stoffwechsels beheben.

Referenzen:
EPFL, The University of Edinburgh
https://actu.epfl.ch/news/the-neuroscience-of-getting-and-staying-motivate-3
Glutamine-to-glutamate ratio in the nucleus accumbens predicts effort-based motivated performance in humans. Neuropsychopharmacology, 13.8.2020.
https://doi.org/10.1038/s41386-020-0760-6

#motivation #glutamin #glutamat #neurotransmitter #1hMRS #neurologie #gehirnforschung #neurowissenschaft #epfl #ed #medizin #medimpressions

Fotocredit: Canva